消防性能化设计-特殊消防问题解决方案

消防性能化设计--特殊消防问题解决方案第一页，共51页。孙旋博士，毕业于清华大学公共安全研究院国家一级注册消防工程师中国建筑科学研究院建筑防火研究所火灾风险研究室主任住房和城乡建设部防灾研究中心高级工程师全国消防标准化委员会委员北京市消防安全性能化工作推进委员会委员国家标准《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》主要起草人主要从事计算流体动力学模拟研究、人员疏散研究及车库火灾研究，参与了多项国家“十一五”科技支撑计划课题、北京市科委重大科研项目，发表了学术论文50篇，参与编著《中国消防手册》、《中国建筑防灾年鉴》、《建筑防火性能化设计》等。曾主持完成了北京汽车博物馆、北京凤凰国际传媒中心等三十多个项目的消防评估工作。作为专业负责人完成了包括国家体育场、国家体育馆、国家游泳中心等近百个项目的消防性能化评估工作。作为消防论证会评审专家，对辽宁、西藏、江苏、内蒙等地一系列工程消防设计问题提供了理分析论和实践指导。手机号：邮箱：第二页，共51页。2023/4/183主要内容简介疏散烟气实验背景、特征、体系、必要性、法律依据主要评估方法及软件第三页，共51页。2023/4/184一、消防性能化设计简介第四页，共51页。2023/4/185背景高、新、奇、大的公共建筑大量出现……处方式规范的局限性与滞后性……消防科技取得长足进步……消防性能化设计第五页，共51页。2023/4/186建筑防火的安全目标明确一致，但确保安全目标实现的方法则多种多样。消防性能化设计作为一种新型的防火系统设计思路，更加理性，更加包容。它运用消防安全工程学的原理和方法首先制定整个防火系统应该达到的性能目标；并针对各类建筑物的实际状态，应用所有可能的方法去对建筑的火灾危险和将导致的后果进行定性、定量地预测与评估以期得到最佳的防火设计方案和最好的防火保护。消防性能化设计的概念制定目标应用手段实现目标第六页，共51页。性能化设计的优越性有利于建筑设计合理化、科学化有利于建筑设计师发挥主观创造性有利于新产品、新材料开发研制和推广第七页，共51页。政策沿革第八页，共51页。公安部119号令第十六条具有下列情形之一的，建设单位除提供本规定第十五条所列材料外，应当同时提供特殊消防设计文件，或者设计采用的国际标准、境外消防技术标准的中文文本，以及其他有关消防设计的应用实例、产品说明等技术资料：（一）国家工程建设消防技术标准没有规定的；（二）消防设计文件拟采用的新技术、新工艺、新材料可能影响建设工程消防安全，不符合国家标准规定的；（三）拟采用国际标准或者境外消防技术标准的。第十九条对具有本规定第十六条情形之一的建设工程，公安机关消防机构应当在受理消防设计审核申请之日起五日内将申请材料报送省级人民政府公安机关消防机构组织专家评审。省级人民政府公安机关消防机构应当在收到申请材料之日起三十日内会同同级住房和城乡建设行政主管部门召开专家评审会，对建设单位提交的特殊消防设计文件进行评审。参加评审的专家应当具有相关专业高级技术职称，总数不应少于七人，并应当出具专家评审意见。评审专家有不同意见的，应当注明。第九页，共51页。第十页，共51页。2023/4/1811消防性能化设计评估暂行规定适用范围第十一页，共51页。消防性能化设计的必要程序提交申请等待批复沟通协调撰写报告申请开会专家论证第十二页，共51页。国内外现状英国、美国等20世纪70年代已经开展。美国：1%；新西兰和澳大利亚：3%~5%德国：1.5%我国的发展科学研究工程应用第十三页，共51页。发展状况日益规范稳中有升时而收紧第十四页，共51页。性能设计的框架和支撑体系确定设计火灾的荷载

估算建筑使用时可能容纳的最大人数及其位置

制定初步设计方案

运用消防安全工程学原理和方法对设计方案进行分析和评估

设计方案满足目标要求

采纳和优化设计方案

修改设计方案

否确定建筑的几何参数、使用情况消防安全目标

第十五页，共51页。2023/4/1816二、人员疏散第十六页，共51页。安全疏散判定标准ASET-危险来临时间RSET-疏散所需时间Δttrav行动时间Δtpre预动时间Δtrec确认时间Δtres响应时间ta觉察时间tdet起火探测报警疏散完毕达到危险探测时间Tmargin安全余量第十七页，共51页。安全判据指标火灾对人员的危害主要来源于火灾产生的烟气，主要表现烟气的热作用和毒性，另外对于疏散而言烟气的能见度也是一个重要的影响因素。所以在分析火灾对疏散的影响时，一般从温度、毒性气体的浓度、能见度等方面进行讨论。通常情况下人员疏散安全判据指标如下表所示：项目人体可耐受的极限能见度当热烟层降到2m下时，对于大空间其能见度临界指标为10m使用者在烟气中疏散的温度2m以上空间内的烟气平均温度不大于180℃；当热烟层降到2.0m下时，持续30分钟的临界温度为60°C烟气的毒性一般认为在可接受的能见度的范围内，毒性都很低，不会对人员疏散造成影响（一般CO判定指标为2500ppm）。第十八页，共51页。疏散所需时间的计算察觉时间ta的确定 火灾探测器报警

预动时间tpre的确定（1）确认火灾发生（2）制定行动决策建筑物用途及特性人员响应时间（min）报警系统类型W1W2W3办公楼、商业或工业厂房、学校(居民处于清醒状态，对建筑物、报警系统和疏散措施熟悉)<13>4商店、展览馆、博物馆、休闲中心等(居民处于清醒状态，对建筑物、报警系统和疏散措施不熟悉)<23>6旅馆或寄宿学校(居民可能处于睡眠状态，但对建筑物、报警系统和疏散措施熟悉)<24>5旅馆、公寓(居民可能处于睡眠状态，对建筑物、报警系统和疏散措施不熟悉)<24>6医院、疗养院及其他社会公共机构(有相当数量的人员需要帮助)<35>8第十九页，共51页。行动时间ttrav的确定经验公式法日本Togawa推导的疏散时间近似计算公式英国的Melink和Booth方程加拿大Paul的经验方法前苏联的Predtechenski和Milinski等人提出的估算公式2.计算机模拟法SimulexStepsPathfinderEvacuator第二十页，共51页。案例-国家体育馆第二十一页，共51页。高层办公楼案例-高层办公楼2023/4/1822第二十二页，共51页。案例-一七一中学第二十三页，共51页。2023/4/1824三、烟气流动与控制第二十四页，共51页。内容排烟系统初步设计火灾最大热释放速率的确定排烟量的确定排烟效果模拟验证第二十五页，共51页。最大热释放速率确定-灭火有效考虑自动喷水灭火系统动作 当自动喷水灭火系统启动一定时间以后，火灾热释放速率将不再增加，并在维持一定的时间后逐渐衰减。考虑大空间灭火装置动作第二十六页，共51页。最大热释放速率确定-灭火失效参照权威数据考虑消防救援（15min)小房间考虑轰燃第二十七页，共51页。排烟量的确定只要排烟量等于产烟量，烟气层界面就会保持在一个相对稳定的高度，不会继续下降。只有烟气层保持一定高度以上，才能给人员安全疏散提供一个良好的环境。第二十八页，共51页。第二十九页，共51页。2023/4/1830模拟验证经验模拟区域模拟场模拟（FDS为使用最多的场模拟软件）场区混合模拟第三十页，共51页。场模拟FDSFluent第三十一页，共51页。案例-水立方2023/4/1832第三十二页，共51页。北京南站案例-北京南站第三十三页，共51页。深圳湾体育中心火源网格尺寸为0.15m×0.15m×0.15m建模为14个小时第三十四页，共51页。2023/4/1835四、实体实验第三十五页，共51页。2023/4/18361水喷淋保护+钢化玻璃第三十六页，共51页。2023/4/18371水喷淋下保护钢化玻璃耐火实验与模化研究

点火36s燃烧1min燃烧16min第三十七页，共51页。2023/4/1838水喷淋下保护钢化玻璃耐火实验与模化研究最终耐火实验所监测并计算的火灾规模约为5000kW，当木垛燃烧至23.35min时，燃烧室内的最高温度约850℃，与模拟计算结果较为接近，模拟与实验结果可以互为验证。第三十八页，共51页。2023/4/18392机械立体车库火灾实验研究

第三十九页，共51页。金属框架结构机械车库钢砼结构机械车库运输通道停车单元1、我国《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》规范规定：机械式立体汽车库的停车数超过50辆时，应设防火墙或防火隔墙进行分隔。2、基于功能设计要求，钢砼结构机械车库一般停车数量在200~300辆之间，因停车机械流程及停车效率需要，上下应贯通，若设防火墙分隔则影响其使用功能。因此，规范规定与设计要求之间存在很大的矛盾……钢砼结构机械车库存取车动画（2min）第四十页，共51页。5s3min7min15min10.0min22min汽车火灾实验第四十一页，共51页。孙旋手机：E-mail：地址：北京北三环东路30号建研院防火所邮编：100013谢谢！第四十二页，共51页。5s3min7min15min10.0min22min汽车火灾实验第四十三页，共51页。第四十四页，共51页。